第二天然地基上的浅基础设计

1、第二章第二章天天 然然 地地 基基 上上 的的 浅浅 基基 础础 设计设计2.1 概述概述 2.2 选择基础埋置深度选择基础埋置深度2.3 地基承载力的确定地基承载力的确定2.4 基础尺寸初步确定基础尺寸初步确定2.5 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算2.6 基础结构设计基础结构设计本章目录本章目录2.1 2.1 概述概述几个概念：几个概念：d基础基础地基地基埋深埋深2.1 2.1 概述概述 天然地基上的浅基础天然地基上的浅基础 人工地基上的浅基础人工地基上的浅基础 深基础深基础换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等换土垫层，水泥土桩、碎石桩复合地基等人工地基：人工地基：埋深埋深

2、5m5m特殊方法施工特殊方法施工考虑侧壁阻力作用考虑侧壁阻力作用沉井基础沉井基础沉箱基础沉箱基础桩基础也属深基础桩基础也属深基础浅基础：浅基础：埋深小于埋深小于5m5m，或者埋深大于，或者埋深大于5m5m，但，但是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽是小于基础宽度。两侧（四周）的摩阻力忽略不计。所以不是简单的深浅概念。略不计。所以不是简单的深浅概念。2.1 2.1 概述概述FdG主主要要受受力力层层持力层（受力层）持力层（受力层）下卧层下卧层条形基础条形基础 3b独立基础独立基础 1.5b且且 5m （二层以下民用建筑除外）（二层以下民用建筑除外）主要受力层深度：主要受力层深度： 浅基础按基础

3、刚度分浅基础按基础刚度分 无筋扩展基础无筋扩展基础扩展基础扩展基础 (柔性基础柔性基础)0hbtgt1:1.0 1:2.0与材料和荷与材料和荷载有关载有关F bth0F 砖、石、灰土，素混凝土砖、石、灰土，素混凝土 材料抗拉强度很低材料抗拉强度很低要求基础台阶宽高比（刚性要求基础台阶宽高比（刚性角）符合一定条件角）符合一定条件钢筋混凝土钢筋混凝土要满足抗弯、抗剪和抗要满足抗弯、抗剪和抗冲切等结构要求冲切等结构要求2.1 2.1 概述概述2.1 2.1 概述概述 设计要求设计要求满足：满足：承载力、变形要求承载力、变形要求 设计内容设计内容确定：确定：埋深、型式、结构尺寸（长埋深、型式、结构尺寸

4、（长 宽宽 高）、材料高）、材料验算：验算：承载力、变形、结构本身强度承载力、变形、结构本身强度 设计规范设计规范1 1 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GBJ7-89GBJ7-89）2 2 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）3 3 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2011GB50007-2011）2.1 2.1 概述概述 荷载规定荷载规定荷载荷载分类分类永久荷载永久荷载可变荷载可变荷载偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力偶然荷载（特殊荷载）：爆炸力、撞击力建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范（GB500

5、09-2001GB50009-2001） 荷载的标准值荷载的标准值 荷载的准永久值荷载的准永久值2.1 2.1 概述概述 荷载组合荷载组合基本组合基本组合标准组合标准组合准永久组合准永久组合niQikciQiGkGSSS1niQikciQikQQGkGSSSS211niQikcikQGkSSSS21niQikqiGkSSS1正常使用极限状正常使用极限状态下的承载力验态下的承载力验算：确定基础埋算：确定基础埋深及底面积深及底面积正常使用极限状态下正常使用极限状态下的变形验算，不记入的变形验算，不记入风荷载和地震作用：风荷载和地震作用：计算地基变形计算地基变形承载力极限状态下承载力极限状态下的稳定

6、验算：计算的稳定验算：计算基础内力、确定配基础内力、确定配筋及验算材料强度筋及验算材料强度No结构、地质和环境资料结构、地质和环境资料基础结构类型、建筑材料基础结构类型、建筑材料地基承载力、荷载和基础初步尺寸地基承载力、荷载和基础初步尺寸基础的结构和构造设计基础的结构和构造设计基础设计图、施工图、预算书基础设计图、施工图、预算书确定持力层、基础埋深确定持力层、基础埋深 验算承载力、变形和稳定验算承载力、变形和稳定基坑设计基坑设计2.2 2.2 基础埋置深度基础埋置深度原则：原则：在满足承载力的条件下尽量浅埋在满足承载力的条件下尽量浅埋基本要求：基本要求：1.除岩石以外，除岩石以外，D大于大于5

7、0cm（表土扰动，植物，（表土扰动，植物，冻融，冲蚀）冻融，冲蚀）2.基础顶距离表土大于基础顶距离表土大于10cm，保护，保护3.桥要求在冲刷深度以下桥要求在冲刷深度以下其它控制因素其它控制因素2.2 2.2 基础埋置深度基础埋置深度1 1 建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小建筑物的用途、结构类型及荷载性质与大小 地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱地震区，除岩石地基外，天然地基的筏形和箱形基础埋深不宜小于建筑物高度的形基础埋深不宜小于建筑物高度的1/151/15 地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，地下管道（上下水，煤气电缆）应在基底以上，便于维修便于维修 基础埋深不同时基础埋

8、深不同时 (1) (1) 主楼与裙房，高度不同主楼与裙房，高度不同, ,分期施工设置后浇带分期施工设置后浇带 (2) (2) 台阶式相连台阶式相连, , 如山坡上的房屋如山坡上的房屋2.2 2.2 基础埋置深度基础埋置深度2 2 工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件 尽量在地下水位以上尽量在地下水位以上, ,否则开挖降水否则开挖降水, ,费用大费用大 有承压水时，防止承压水顶破基底有承压水时，防止承压水顶破基底基坑基坑ht潜水位承压水位()wtht相对隔水相对隔水管涌 突涌2 2 工程地质和水文地质条件工程地质和水文地质条件2.2 2.2 基础埋置深度基础埋置深度 根据土层分布情况确定

9、根据土层分布情况确定在满足其在满足其他要求下他要求下尽量浅埋尽量浅埋只有低层房只有低层房屋可用，否屋可用，否则处理则处理尽量浅埋。尽量浅埋。但是如但是如h h1 1太太小就为小就为IIIIh1 5m桩基桩基或处理；或处理；好土好土软土软土好土好土 I II III IV好土好土软土软土软土软土(很深很深)h12.2 2.2 基础埋置深度基础埋置深度3 3 地基土的冻胀地基土的冻胀冻胀丘冻胀丘Pingo冻胀危害及机理冻胀危害及机理毛细水毛细水土颗粒土颗粒结合水结合水冰冰冻胀危害及机理冻胀危害及机理冻深毛细区毛细区地下水地下水冻结区冻结区2.2 2.2 基础埋置深度基础埋置深度冻土冻土 多年冻土（

10、冻结时间多年冻土（冻结时间 3 3年年） 季节性冻土季节性冻土发生冻胀的条件发生冻胀的条件（1 1）土的条件）土的条件 一般是细颗粒土一般是细颗粒土（2 2）温度条件）温度条件 低于冻结温度低于冻结温度（3 3）水力条件）水力条件 含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重含水量，具有开放性条件，如粉土冻胀最严重外因外因内因内因土的冻胀性土的冻胀性2.2 2.2 基础埋置深度基础埋置深度土的冻胀性土的冻胀性 衡量指标衡量指标 冻胀性分类冻胀性分类平均冻胀率：平均冻胀率：dhz 1%1% 3.5%3.5% 6%6% 12%注意：注意：碎石、砂等中碎石、砂等中粒径小于粒径小于0.075mm的的颗粒含

11、量太高也会导颗粒含量太高也会导致冻胀致冻胀教材表教材表2-1冻胀后地面冻胀后地面原地面原地面 hh实测实测冻土厚度冻土厚度zd2.2 2.2 基础埋置深度基础埋置深度考虑冻胀的基础埋深考虑冻胀的基础埋深按按0202规范规范dmin zd - hmax z zd d: : 场地冻结深度（设计冻深）场地冻结深度（设计冻深）h hmaxmax：容许残留冻土层最大厚度容许残留冻土层最大厚度zd=z0 zs zw ze标标准准冻冻深深土土类类别别冻冻胀胀性性环环境境影响系数影响系数Z Z0 0 标准冻深：标准冻深：北北 京京 0.81.0m哈尔滨哈尔滨 2.0m满洲里满洲里 2.8m 10年的实测最年的

12、实测最大冻深平均值大冻深平均值1 新建筑物基础埋深尽量浅新建筑物基础埋深尽量浅2 新旧相邻建筑物有一定距离新旧相邻建筑物有一定距离 L/ H=12 否则要求支护否则要求支护 严格限制支护水平位移严格限制支护水平位移 4 4 已有建筑物基础的影响已有建筑物基础的影响新新旧旧L H2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定极限承载力极限承载力承载力承载力容许承载力：设计承载力容许承载力：设计承载力通常所说的承载力指容许承载力通常所说的承载力指容许承载力(承载力特征值承载力特征值)地基承载力确定方法地基承载力确定方法理论公式确定承载力载荷试验确定承载力通过原位测试成果间

13、接得到承载力极限承载力理论由塑性区控制承载力规范修正承载力公式浅层平板载荷试验深层平板载荷试验静力触探标准贯入动力触探十字板剪切旁压试验理论公式计算承载力：临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定阶段阶段1：弹性段弹性段阶段阶段2：局部塑性区局部塑性区阶段阶段3：完全破坏段完全破坏段极限荷载极限荷载Pu（极限承载力）（极限承载力）2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定q= 0dp2 zM Zmax=0 ： Zmax= B/4 或或 B/3 ： Pcr = 0 dNq+c

14、NcP1/4 = B N1/4+ 0 d Nq+cNc临界临界荷载荷载P1/3= B N1/3+ 0 d Nq+cNc临塑荷载临塑荷载极限荷载（极限承载力）极限荷载（极限承载力） Pu 计算计算1 普朗德尔普朗德尔-瑞斯纳公式瑞斯纳公式2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定q DDBp0实际地面CIIIAIIIEFBr0r q= 0d dcquNcNdP02 太沙基公式太沙基公式2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定被动区过渡区刚性核刚性核太沙基太沙基极限承载力：极限承载力：cquNcNqNBP21一个半经一个半经验的公式验的

15、公式3 汉森公式汉森公式2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定在原有极限承载力公式上修正：在原有极限承载力公式上修正： 基础形状修正基础形状修正 深度修正深度修正 荷载倾斜修正荷载倾斜修正 地面倾斜修正地面倾斜修正 基底倾斜修正基底倾斜修正ccccccqqqqqqubgidsNcbgidsNqbgidsNBP21理论公式计算承载力（总结）：临界荷载临界荷载 P1/4、P1/3临塑荷载临塑荷载 Pcr极限荷载极限荷载Pu（极限承载力）（极限承载力）普朗特尔普朗特尔-雷斯诺公式雷斯诺公式太沙基公式太沙基公式汉森公式汉森公式2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确

16、定地基承载力和基础尺寸初步确定我国规范中取：我国规范中取：fa=Mb b+Md md+Mcck以临界荷载以临界荷载P1/4为理论基础为理论基础2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定 1 1 通过公式计算通过公式计算 2 2 通过载荷试验确定通过载荷试验确定p1/4=N B /2+Nq d+NccKPfua承载力公式计算：承载力公式计算：fa=Mb b+Md md+Mcck fa：承载力特征值（设计值）承载力特征值（设计值）2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定 Mb、Md 、Mc：承载力系数，由承载力系数，由 k 查表查表 b

17、：基底宽度，大于基底宽度，大于6m按按6m考虑，考虑， 对于砂土小于对于砂土小于3m按按3m考虑考虑 ck：基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力根据经验进行修正后的值：对砂性土予以提高千斤顶千斤顶荷载板荷载板2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定按载荷试验确定地基承载力按载荷试验确定地基承载力地基承载力确定地基承载力确定载荷试验结果处理载荷试验结果处理明显拐点：临塑荷载缓变型：由变形控制由极限强度控制2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定fa=fak+ b (b-3)+ d m(d-0.5)进行深度

18、和宽度修正：进行深度和宽度修正：fak ：查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值查表计算或静载荷试验确定的承载力标准值fa ：深宽修正后的承载力特征值（设计值）深宽修正后的承载力特征值（设计值） b、 d ：宽度和埋深修正系数宽度和埋深修正系数 ：基础底面以下土的重度基础底面以下土的重度 m ：基础底面以上土的加权平均重度基础底面以上土的加权平均重度b ：大于大于6m按按6m考虑，小于考虑，小于3m按按3m考虑考虑d ：由最小值控制由最小值控制; 裙房荷载换为裙房荷载换为d2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定基础尺寸初步确定：基础尺寸初步确定：kkkkaNF

19、GpfAAGFdF F 作用在顶面的荷载，作用在顶面的荷载，kNkNGG 基础及台阶上填土总重，基础及台阶上填土总重，kNkNA A 基底面积基底面积，m m2 2AdGG GG 平均重度，一般取平均重度，一般取 20 20 kN/mkN/m3 3d d 基础埋深，基础埋深，m mfa=fak+ d m(d-0.5) 暂不做宽度修正暂不做宽度修正kaGFAdAfkaGFAfd单独基础，中心荷载单独基础，中心荷载2.3 2.3 地基承载力和基础尺寸初步确定地基承载力和基础尺寸初步确定GFdkaGFAfd条形基础，中心荷载条形基础，中心荷载kaGFbfd偏心荷载时：偏心荷载时：将上面计算的将上面计

20、算的 A 或或 b 扩大至扩大至 1.11.4 倍倍根据根据 A A 可初步确定可初步确定 b b 和和 L L2.4 2.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算1 持力层承载力验算：持力层承载力验算： 根据初步确定的埋深根据初步确定的埋深d d与与b b，确定，确定f fa a 承载力验算承载力验算kkkaFGpfA初步确定了埋深和尺寸后初步确定了埋深和尺寸后,需要进行一系列验算需要进行一系列验算maxminkkkkkFGMpAW偏心荷载时：偏心荷载时：2.4 2.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算261blW pkmax 1.2f 高层建筑高层建筑(筏筏,箱

21、基箱基) ：pkmin 0 考虑地震可能出现考虑地震可能出现 eb/6, 此时允许此时允许 pkmin0，但，但0应力区不能超过应力区不能超过 25%blN=F+GkkkaFGpfA要求：要求：()kkkMFGeb be eNmaxmin61kkkkFGepAleb/6: 三角形三角形偏心荷载时：偏心荷载时：2.4 2.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算max23kkkFGpba双向偏心荷载时：双向偏心荷载时：2.4 2.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算blN1 增加面积增加面积 A A不变，改变不变，改变 b 和和 l，具体看偏心方向，具体看偏心方向 采

22、用不对称柱采用不对称柱若不满足承载力要求，则考虑：若不满足承载力要求，则考虑：kykmaxkkkxkminxyMpFGMpAWW注意方向及W取值N2步骤：承载力 底面积教材例题教材例题 2地基承载力确定地基承载力确定承载力验算承载力验算FhFvMpFh右侧的水平推力基底反向的水平推力基础底面的双向反力弯矩MhFV基础底反向力基础底双向反力弯矩MvkphvMMMMkvFFFMk2.4 2.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算2 软弱下卧层承载力验算：软弱下卧层承载力验算：F pdz pcz软土软土Es1Es2zdczzfpp)2)(2()(0ztglztgblbpppcz注意：注

23、意： 下卧层承载力下卧层承载力 fa 只做深度修正只做深度修正 条基无后一项条基无后一项 扩散角可查表扩散角可查表教材例题教材例题 3天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG软弱下卧层地基承载力验算软弱下卧层地基承载力验算Es1Es2当z过小 可能发生冲切破坏 z/b扩散的是附加应力值上部土层变形模量/下部土层值越大 扩散角越大软弱下卧层顶部荷载包括传来的附加压力和上部自重软弱下卧层的强度要进行深度修正zczazppfokcppp教材例题教材例题 3天然地基设计计算天然地基设计计算

24、天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG软弱下卧层地基承载力验算软弱下卧层地基承载力验算1.轴心荷载算面积2.偏心还需要放大3.有了面积算压力4.平均、最大需校核5.软弱下卧层还得算承载力注意地下水的存在将各个荷载转换为轴力和弯矩例题3天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG例题3扩散角软弱下卧层地基承载力验算软弱下卧层地基承载力验算dm(0.5)269.5kpaaakffd 持力层承载力验算kK()

25、aFGAf8.65Am考虑偏心 面积取1.5A 实际为2.65.2m2Gk=486.7kNFk=k+k= 2020kNMk = M + Q1.2 + P0.62 = 1302.4kNmkmaxkkkkmin2020486.71302.42.6 5.211.7173185.4 111.15()pFGMpAWKPa2262.6 5.2 /611.7173Wbh3 其它验算：其它验算： 水平荷载较大时，稳定验算水平荷载较大时，稳定验算 建筑在斜坡上时，稳定验算建筑在斜坡上时，稳定验算 抗震验算抗震验算2.4 2.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算PhPv天然地基设计计算天然地基设计

26、计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算天然地基设计计算 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG地基稳定性计算地基稳定性计算水平滑动整体滑动斜坡处基础phP tgc b lpl dKH K = MR / M S 建筑物需满足地基变形要求建筑物需满足地基变形要求 建筑物变形验算建筑物变形验算沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜等2.4 2.4 地基承载力验算和变形验算地基承载力验算和变形验算几乎所有建筑物！几乎所有建筑物！4 地基变形验算：地基变形验算：注意：注意：荷载应按正常使用极限荷载应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合状态下荷载

27、效应的准永久组合，不应计入风荷载和地震荷载，不应计入风荷载和地震荷载地基变形控制指标地基变形控制指标沉降量：基础中一点的沉降值单层排架柱基体型简单的高层及高耸结构沉降差：一般指相邻柱基中点的沉降量之差框架结构(敏感建筑)：受剪扭曲破坏砌体中边排柱、抗风柱地基变形控制指标地基变形控制指标倾斜：基础倾斜方向两端点沉降差与其距离的比值高层与高耸结构：以倾斜控制，倾斜满足，验算沉降局部倾斜：一般指砌体承重结构沿纵向610m基础两点沉降差与距离的比值墙体的挠曲 受拉形成正、反八字裂缝地基地基变形变形指标指标图图 例例计算方法计算方法结构特点结构特点沉沉降降量量s1基础中点基础中点沉降值沉降值单层排架单层

28、排架结构柱基结构柱基;高耸结构高耸结构沉沉降降差差两相邻独两相邻独立基础沉立基础沉降量之差降量之差s= s1 s2框架结构框架结构bss21tanlss21tan地基地基变形变形指标指标图图 例例计算方法计算方法 结构特点结构特点倾倾斜斜高耸结构高耸结构以及长高以及长高比很小的比很小的高层建筑高层建筑局局部部倾倾斜斜砌体承重砌体承重结构结构 计算原理：计算原理：分层总和法分层总和法 计算方法：计算方法：规范推荐规范推荐“平均附加应力系数平均附加应力系数”方法方法高大钊书中将其称为高大钊书中将其称为“应力面积法应力面积法”地基沉降变形计算地基沉降变形计算2.4 2.4 地基承载力验算和变形验算地

29、基承载力验算和变形验算dzizi-10i)(110iiiisiizzEpsniisS1SSs沉降不满足时，需要：沉降不满足时，需要： 增大尺寸增大尺寸( (减少减少p p0 0) ) 增加埋深增加埋深( (减少减少p p0 0),),尤其增加地下室尤其增加地下室- -补偿基础补偿基础 地基处理地基处理 调整荷载调整荷载计算深度的确定计算深度的确定减轻不均匀沉降危害的措施减轻不均匀沉降危害的措施 建筑措施建筑措施体型简单体型简单设沉降缝设沉降缝 结构措施结构措施减轻自重，如摩天大楼，钢结构减轻自重，如摩天大楼，钢结构采用筏基、箱基等整体性好的基础采用筏基、箱基等整体性好的基础 施工措施施工措施坑

30、底土保护，坑底坑底土保护，坑底 20cm 20cm 保护层保护层适当安排施工顺序适当安排施工顺序 增加上部结构刚度（控制长高比，设置圈梁，增加上部结构刚度（控制长高比，设置圈梁，合理布置纵横墙合理布置纵横墙）砖基础砖基础2405602405602.5 2.5 基础结构设计基础结构设计 刚性基础（无筋扩展基础）刚性基础（无筋扩展基础）砖石基础砖石基础素混凝土基础素混凝土基础一层台阶一层台阶两层台阶两层台阶锥形断面锥形断面n砖基础砖基础n毛石基础毛石基础n素混凝土基础素混凝土基础上述基础材料都要符合强上述基础材料都要符合强度等级要求度等级要求n灰土基础灰土基础石灰和土（粘性土）按其石灰和土（粘性土

31、）按其体积比体积比3：7或或2：8构成构成n三合土基础三合土基础由石灰：砂：碎砖（或碎由石灰：砂：碎砖（或碎石）按石）按1：2：41：3：6配成配成n刚性角刚性角(宽高比宽高比)： bi 任一台阶宽度任一台阶宽度(m); Hi 相应台阶高度相应台阶高度(m); tan 台阶宽高比的允许台阶宽高比的允许值，参照下述规范表格经值，参照下述规范表格经验值选用验值选用taniiHb2.5 2.5 基础结构设计基础结构设计 刚性基础（无筋扩展基础）刚性基础（无筋扩展基础）00hbhbtgtt1:1.0 1:2.0F bth0有刚性角要求有刚性角要求教材表教材表2-162.5 2.5 基础结构设计基础结构

32、设计F F F F 安全安全不安全不安全安全安全浪费浪费图图图图2.1 2.1 刚性基础构造示意刚性基础构造示意 d柱中纵向钢筋直径柱中纵向钢筋直径ooo承重墙2o21o钢筋混凝土柱bHbbHbhbhbb无筋扩展基础（刚性基础）设计无筋扩展基础（刚性基础）设计 例题例题4：1. 地基设计kaFbfH2. 基础设计20tan/bH3. 放大脚设计 砖基础剖面图砖基础剖面图（a a）“两皮一收两皮一收”砌法；（砌法；（b b）“二一间隔收二一间隔收”砌法砌法抗拉钢筋的使用 突破了材料刚性角的限制良好的抗剪和抗弯能力 柔性基础柔性基础降低了基础厚度减少了混凝土用量减小了基坑开挖量 基础的布置和形式有

33、更多自由工程运用上的优点受力更为合理物尽其用物尽其用柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混凝土条形基础均称为钢筋混凝土扩展基础 柔性基础（扩展基础）柔性基础（扩展基础）钢筋混凝土扩展基础钢筋混凝土扩展基础相互作用相互影响一些扩展基础型式简图2.5 2.5 基础结构设计基础结构设计 柔性基础（扩展基础）柔性基础（扩展基础）冲切弯曲21 21纯剪斜压钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG1.垫层：C1

34、0素混凝土 厚70100mm 可加厚2.底板：锥形200mm 阶梯形300500mm 底板混凝土保护层40(有垫层） 70(无垫层） 200底板受力钢筋： 10mm 间距100200mm墙下条基分布钢筋： 8mm 间距300mm 钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG3. 杯口基础构造要求书上只提及低杯口由柱截面尺寸（长边）确定杯底a1和杯壁厚度t(查表）根据荷载(偏心)及杯壁的t/h2确定是

35、否配置顶部构造钢筋柱的插入深度h1由柱的型式和尺寸确定(查表)钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG4. 钢筋混凝土扩展基础与上部结构的连接基础插筋 柱内纵向受力筋相同布置首先满足锚固长度 然后一般情况可仅将四角钢筋伸至底板钢筋网 插筋至少应配置上下两道箍筋 基础以上一定范围柱内箍筋加密独立柱基独立柱基钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础构造要求钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础

36、设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG地基设计 型式选择 埋深等 地基土的承载力控制基础底面宽度 计算上部荷载作用下的变形基础设计 模型简化及内力分析 悬臂梁假设悬臂梁假设 基础底板厚度由剪切作用控制 变阶截面变阶截面 底板配筋由弯矩

37、控制 墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG基础设计 基底净反力 基础自重不产生内力 基底净反力用于结构计算 荷载组合为基本组合设计值截面II内力分析()/ 2jVp ba计算截面和墙有关2() /8jMp ba剪力弯矩墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩

38、展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG基础厚度确定 （经验:b/8) ()/2jVp ba0t700Vhf00.71tVf hh0 有效高度 抗剪强度远大于刚性基础配筋计算0y0.9sMAh f2() /8jMp ba简化公式墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG1cysf b xf A0(/ 2)uysMf A hx力平衡力矩平

39、衡0(1 0.5 )uysMf A h墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG例题例题5 5 设计某教学楼外墙钢筋混凝土基础，上部结构传至基础顶面的荷载设计值荷载设计值F=270kN/m，修正后的地基承载力特征值fa=135kPa；混凝土强度等级为C20，钢筋为HPB235级，基底标高-1.75m，基底垫层厚100mm?(1)求基础宽度a2001.91m13520 1.525kFHb

40、f(2)求基底净反力2701352 1jFpkPaA取2mF=270KN/m墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG例题例题5 5 混凝土强度等级为C20 钢筋为HRB235级 基底垫层厚100mm(3)求基础厚度1135 (20.36)()110.722jVp bakN0/700144tVfmhm(4)计算配筋C20混凝土ft：1.1N/mm2按构造要求取h=200mm221135

41、 (20.36)()45.39.88jMp bakN m一级钢筋fy：210N/mm220245.39.0.90.9(20048) 210/1580syMKN mAh fmmmmN mmmm2215807.9/ 43.14 16 / 4Asnd取9根 则间距为110mm取8根 则间距为125mm墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计墙下钢筋混凝土条形基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG例题例题5 51.通过承载力来确定宽度2.简化模型

42、 求净反力确定 得到弯矩M和剪力V3.通过抗剪计算得到厚度通过梁抗弯曲计算得到配筋量设计成功了？无无筋筋扩扩展展基基础础最小扩大最小扩大200-500mm刚性角刚性角tgHbb002()/2jVp ba2() /8jMp ba0t700Vhf墙墙下下条条形形基基础础净反力净反力厚度不足厚度不足剪压破坏剪压破坏配筋不足配筋不足弯曲破坏弯曲破坏VM0y0.9sMAh f柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍

43、军 CUGCUGCUG柱下钢筋混凝土独立基础破坏型式斜拉裂缝 冲切破坏弯曲破坏（二）中心受压独立基础设计中心受压中心受压柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG抗冲切计算抗冲切计算 确定底板厚度确定底板厚度首先 地基反力的求取 pj根据冲切锥将锥体外四分计算作用于最不利面上冲切力 Fl = pj Aabcdef 计算能提供的抗冲切力hpt0.7lcijdFf A唯一一个未知数：h0中

44、心受压中心受压柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG抗冲切计算抗冲切计算 确定底板厚度确定底板厚度jhaptbcdefP A0.7cijdlf AFabcdefaghfbgcdhe2cc00()()2222AAAAablbh bhcc0cijd0c00m0(2)2()bbhAhbh hb h中心受压中心受压柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计钢筋混凝土扩

45、展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG抗冲切计算抗冲切计算 确定底板厚度确定底板厚度bc+2h0b c02ctc000()220.7 ()() 22jalph bbbfbh hh不同情况下ac bc取值不同1aac0020)(7 . 0)22()22(hhbfhbbbhalpctcocj1bbc010hh3）有台阶时中心受压中心受压柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础

46、设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG弯矩计算弯矩计算 确定底板配筋确定底板配筋I-I 截面弯矩1234 0IjMp Al1234()()/ 4ccAbbla梯形面积形心O1至II距离0()(2 )6()ccclabblbb2() (2)24jccIp labbM0y0.9sMAh f中心受压中心受压柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计弯矩计算弯矩计算 确定底板配筋确定底板配筋II-II 截面弯矩1265()()/ 4ccAlabb梯形面积形心O2至IIII距离02()(2 )

47、6()cccbballal2() (2)24jccIp bblaM0y0.9sMAh f计算方法与I-I 截面弯矩相同中心受压中心受压柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计柱下钢筋混凝土独立基础计算与设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计钢筋混凝土扩展基础设计 严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军严绍军 CUGCUGCUG例题例题6 6akkfAGF地基设计 确定基础底面积2700/1.354.757145 1.8 20kaFAmfH长宽一致则2.2lbm通过抗冲切确定底板厚度初步分析：估计底板厚度 h0=b/8=0.275m冲切锥体是否超过底板范围 bc+2h0=bh0=0.925m下面按冲切锥体没有超出底板范围进行设计回顾jhaptbcdefP A0.7cijdlf AF2cc000ct0()() 22220.7()jpfablbh bhhbh00.27hm考虑到 保护层厚度(40mm)+配筋+施工方便 取h=350mm700 (2.2 2.2)144.6jpF AkPa基底净反力：荷载设计值荷载设计值F=700kN柱基，柱截面柱基，柱截面350350mm，相对，相对于室内地面的基础埋深于室内地面的基础埋深1.8m，fa=145kPa